(57)【要約】【課題】ローラクラッチ部を電磁力で制御してクラッチの係合、遮断をする回転伝達装置の電磁コイルへの通電を回転軸の回転数の増減を加味して制御し、従来よりさらなる電力の省力化及び電磁コイルのコンパクト化を図ることができる回転伝達装置を得る。【解決手段】ローラ１３を介して回転軸上の内方部材１１と外輪１４との間の係合、遮断をするローラクラッチ部１０と、ローラ１３による係合、遮断を電磁力で制御する電磁クラッチ部２０とを有する回転伝達装置Ｃ1 において、通電による係合までの電流を回転数の変化に応じた最大電流を必要とする状態に適合するように設定し、回転軸の回転数の変化に応じて必要な電流値に変化させてさらなる省電力化と電磁コイル２１のコンパクト化を図ることができる回転伝達装置としたものである。【選択図】図１
2006017225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内方部材と外輪の間に係合子であるローラを組込んで回転軸の回転の伝達と遮断を行うローラクラッチ部と、このローラクラッチ部の係合、遮断を電磁コイルの電磁力により制御する電磁クラッチ部とを備え、電磁コイルを使用頻度が最大又はその所定範囲内の回転軸の回転を定格回転数とし、これに対応する定格電流を係合時に印加し得るように設け、係合時に内方部材と外輪の相対速度の大きさに応じて電磁コイルへの通電を可変印加し、回転速度に適合する印加電流により係合し得るように構成した回転伝達装置。
【請求項２】
前記ローラクラッチ部が、回転軸上の内方部材と、その外周に同軸状に相対回転自在に嵌合、配置した外輪と、内方部材の外周面又は外輪の内周面のいずれかに複数のカム面を、他方に転走面を形成し、両周面間に保持器を配置して保持器の周面に形成したポケットにカム面と同数のローラを備え、電磁クラッチ部が転送面を形成した部材に取付けたロータと、このロータを挟んで一方に電磁コイル、他方にアーマチュアとを有し、アーマチュアはロータとの間に両部材を離反する弾性部材を介在させ、かつ保持器に対し回転方向に一体に、軸方向に移動自在に設けられ、保持器とカム面を形成した部材との間にはローラによるクラッチの係合を解除し中立位置を保持する中立保持部材を連結したことを特徴とする請求項１に記載の回転伝達装置。
【請求項３】
前記電磁コイルをコイル中央位置に接続ラインを接続して２分割し、コイル両端に給電して電磁コイルが吸引力を発生する駆動状態と、コイル中央の接続ラインから給電することにより２つのコイル中に逆向きの電流を印加して発生する磁束が互いに打消し合うヒータモードのいずれかに切換え自在に形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転伝達装置。
【請求項４】
内方部材と外輪の間に係合子であるローラを組込んで回転軸の回転の伝達と遮断を行うローラクラッチ部、及びこのローラクラッチ部の係合、遮断を電磁コイルの電磁力により制御する電磁クラッチ部を有する回転伝達装置と、クラッチの係合過程では内方部材と外輪の相対速度の大きさに応じて電磁コイルへの通電を可変印加する可変設定部とを備えた回転伝達装置の制御システム。
【請求項５】
前記クラッチの係合過程ではロック後の係合保持に必要な電流の基準値のｎ倍大きい電流、但しｎ＞１、を電磁コイルに印加し、ロック後は基準電流値に設定し、上記基準値及びそのｎ倍の電流を相対速度の大きさに応じて可変設定する可変設定部を備えたことを特徴とする請求項４に記載の回転伝達装置の制御システム。
【請求項６】
前記電磁クラッチの係合の後に、電磁コイルへの電流を相対速度の大きさに応じて間歇的に流すようにしたことを特徴とする請求項４又は５に記載の回転伝達装置の制御システム。
【請求項７】
前記電磁コイルをコイル中央位置に接続ラインを接続して分割し、可変設定部の下流側に切換スイッチを設け、給電ラインからの通電により電磁コイルを駆動モードと、接続ラインからの通電により２つのコイル中に逆向きの電流を印加して磁束を互いに打消し合うように発生させるヒータモードとを選択自在に構成したことを特徴とする請求項４又は５に記載の回転伝達装置の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の動力伝達経路等の回転軸上で回転駆動力の伝達と遮断の切換えを行う回転伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の動力伝達経路等の回転軸上で回転駆動力の伝達と遮断を行う際に、電磁クラッチを含み、かつ内方部材と外輪の間にローラを組込み、電磁クラッチへの通電、遮断により内方部材と外輪との間で回転の伝達と遮断を行うツーウェイクラッチ方式の回転伝達装置が知られている。この回転伝達装置の電磁クラッチへの通電は、省電力化を図り、かつ発熱を抑制し得るようにするのが好ましい。又、低温時にはヒータとしての作用をすることができるように抑制することを必要とする場合もあり、これらの要求に対して種々の試みがなされている。その一例として特許文献１による「回転伝達装置の制御方法」の発明が公知である。
【０００３】
この制御方法では、モード切換えスイッチを直結４ＷＤ走行モードに切換えてツーウェイクラッチのロックを行う際に、電磁コイルへ通電する電流を間歇的に流すことにより消費電力を少なくして発熱を抑制する制御方法を提案している。電磁コイルへの通電は、パルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）で行なわれる。なお、上記特許文献１による回転伝達装置の制御方法は、具体例としてはＦＲベースの４ＷＤ車のトランスファ装置内で動力の伝達と遮断を行うツーウェイクラッチに適用されているが、ツーウェイクラッチ自体は種々の装置に適用される。
【０００４】
上記特許文献１と同じ構成の回転伝達装置を装着した４ＷＤ車両の制御方法が特許文献２により開示されている。この制御方法ではトランスファ内の油温が低い低温始動時に２ＷＤモードを選択した際にローラが異常ロック（係合）され、ツーウェイクラッチがロック（係合）とフリー（遮断）を繰返すことによる振動の発生を防止する制御方法について提案している。この場合、トランスファ内の油温を温度センサにより検出し、検出された温度が設定温度以下の時はハブクラッチ又は前輪車軸係合離脱手段を係合させるようにしている。
【０００５】
ところで、上記特許文献１による回転伝達装置において、ツーウェイクラッチをロック状態、即ち電磁クラッチへ通電してローラクラッチを係合させる場合、パルス幅変調制御を前提として、（ａ）ロックへ移行する過程では比較的大きな電流、つまりロックの応答性を向上させるために可能な限り大きな電流を流し、（ｂ）ロックを保持する間は比較的小さな電流、つまり電磁クラッチでスイッチばねの弾性力を僅かに上回る吸引力が発生する程度の電流を電磁コイルに印加している。そして、それぞれの場合の電流値は、ロック時の回転数に言及することなく、従ってクラッチの形式毎に必要な最大値に設定されていた。
【０００６】
そこで、電磁クラッチへ印加する電流について種々研究の結果、電磁クラッチのロック作用に対してはロック時の回転数を加味した電流値を電磁コイルに印加する方が、さらに省電力化を図ることができることを見出した。しかし、従来の回転伝達装置において電磁クラッチのロック作用に対してロック時の回転数による影響を考慮して電磁コイルへの印加電流を設定することについて提案した例はない。
【０００７】
一方、特許文献２の制御方法では、低温時には電磁コイルに電流を流し、回転伝達装置の内部温度を上昇させるように電磁コイルをヒータとして使用することについても開示している。電磁コイルをヒータとすることは車両の走行中、停車時のいずれであれ、電磁コイルに通電すればヒータとなり、必要熱量を発生させて潤滑油の低温による粘性抵抗を瞬時に低減することができる。しかし、通電と同時に電磁石による吸引力も発生しており、必要熱量が大きい場合、クラッチの係合を意図しない場合でもアーマチュアを吸引し、誤係合を誘発する虞れがあった。従って、電磁コイルへの印加電流を最適に設定すると共に、低温時に電磁クラッチの不要な誤係合することに対する制約なく必要な熱量を発生するヒータとしても使用し得る電磁コイルとするのが望ましい。
【特許文献１】特開平１１−１５９５４５号公報
【特許文献２】特開平１１−１５７３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、上記の問題に留意して、ローラクラッチ部を電磁力で制御してクラッチの係合、遮断をする回転伝達装置の電磁コイルへの通電に対し、回転軸の回転数の増減を加味してさらなる電力の省力化かつ電磁コイルのコンパクト化を図ることができる回転伝達装置を提供することを課題とする。又、上記の回転伝達装置に対し電磁コイルへの通電を可変印加し得る制御システムを提供することをもう１つの課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、上記の課題を解決する手段として、内方部材と外輪の間に係合子であるローラを組込んで回転軸の回転の伝達と遮断を行うローラクラッチ部と、このローラクラッチ部の係合、遮断を電磁コイルの電磁力により制御する電磁クラッチ部とを備え、電磁コイルを使用頻度が最大又はその所定範囲内の回転軸の回転を定格回転数とし、これに対応する定格電流を係合時に印加し得るように設け、係合時に内方部材と外輪の相対速度及び回転軸の絶対速度の大きさに応じて電磁コイルへの通電を可変印加し、回転速度に適合する印加電流により係合し得るように構成した回転伝達装置としたのである。
【００１０】
そして、上記回転伝達装置を制御するシステムとして、内方部材と外輪の間に係合子であるローラを組込んで回転軸の回転の伝達と遮断を行うローラクラッチ部、及びこのローラクラッチ部の係合、遮断を電磁コイルの電磁力により制御する電磁クラッチを有する回転伝達装置と、クラッチの係合過程では内方部材と外輪の相対速度及び回転軸の絶対速度の大きさに応じて電磁コイルへの通電を可変印加する可変設定部とを備えた回転伝達装置の制御システムを採用することができる。
【００１１】
上記の構成とした回転伝達装置では、電磁コイルへの電流の通電を可変印加することにより回転速度（相対速度）に適合した印加電流を加えることができ、さらなる電力の省力化、電磁コイルのコンパクト化が実現できる。このような印加電流を流すため、電磁コイルは使用頻度が最大となる回転速度での回転数又はその一定範囲内を定格回転数とし、これに対応する定格電流に適合するサイズに設定される。実際の使用時には定格回転数から増、減いずれにも回転速度は種々変化するが、増、減いずれかの状態に変化した回転速度において係合（ロック）動作が開始されると、そのときの回転速度に応じて必要な印加電流を増、減設定して印加する。但し、ローラクラッチ部が内輪カム構造タイプと外輪カム構造タイプとでは印加電流の増、減の方向が互いに反対となる。
【００１２】
このような電磁コイルへの印加電流の可変設定をする場合、電磁クラッチによる吸引力はスイッチばねの弾性力をわずかに上回る力であればよいが、電磁クラッチへの通電の省力化と共にクラッチ応答性を速くするためには、係合（ロック）過程に必要な電流は、係合（ロック）後に係合保持するのに必要な電流より大きくするのが好ましく、係合保持に必要な電流を基準電流とすれば、係合過程ではそのｎ倍（ｎ＞１）の印加電流を必要とする。従って、そのｎ倍の印加電流を印加する際に上述した回転数、及び内輪カム又は外輪カム構造タイプかに応じて増、減されたｎ倍の印加電流を係合起動（開始）時から係合完了まで印加し、その後基準電流に減少させることとなる。この場合、基準電流も回転数と内、外輪カム構造タイプのいずれかによって異なる値に設定される。
【００１３】
以上の印加電流の制御は、回転伝達装置の制御システムの可変設定部に対し制御部から制御信号を送ることにより行なわれる。このような回転数に応じた印加電流の可変制御をするために、入出力軸には回転センサを設けるが、他の目的で設けられている回転センサがあればその測定信号を利用して制御部へ送り、回転速度を検出する。そして検出された回転速度の検出信号に基づいて上述した電磁コイルへの電流を可変印加するように制御信号を可変設定部へ送る。
【００１４】
可変設定部では、予め回転伝達装置が内、外輪カム構造タイプのいずれであるかによって係合過程での印加電流を回転数の増大と共に、例えば内輪カム構造タイプでは減少させ、外輪カム構造タイプでは増大させるというように印加する。従って、可変設定部では基本的に回転数の増、減に応じて印加電流を増、減するように設定するが、このとき同時に電磁クラッチの係合時のクラッチ応答性を向上させるには上述した基準の印加電流のｎ倍とする設定も可変設定部で行えばよい。
【００１５】
このクラッチ応答性向上の制御は、回転伝達装置を使用する対象物の目的、用途に応じてクラッチ応答速度の程度は異なる。従って、応答速度を高くすることを要求されればその要求の度合いに応じてｎ（＞１）の値を大きく設定することとなる。その後、係合保持の状態になると基準の印加電流に戻すが、この場合も回転数と内、外輪カム構造タイプの種類に応じて適切な電流値に設定する。
【発明の効果】
【００１６】
この発明の回転伝達装置は、ローラによる回転の伝達、遮断を行うローラクラッチ部と、電磁コイルの電磁力によりローラクラッチ部の制御をする電磁クラッチ部とを有し、使用頻度に対応する定格回転数に応じた定格電流を印加し得るように電磁コイルを設け、回転軸の回転速度の大きさに応じて電磁コイルへの通電を可変印加するようにしたから、回転速度に応じた最適の印加電流に設定することにより従来よりさらなる省力化及び電磁コイルのコンパクト化が可能となるという利点が得られる。
【００１７】
又、この回転伝達装置に対し電磁コイルへの通電を可変印加する可変設定部を備えた制御システムでは、制御部からの制御信号を可変設定部へ送ることにより回転軸の回転速度の大きさに応じた可変印加電流を電磁コイルへ通電でき、回転伝達装置の電力の省力化及び印加電流の可変設定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の回転伝達装置の主要断面図を示す。又、この実施形態は、内輪の外周面にカム面を有する内輪カム構造の例である。図示のように、回転伝達装置Ｃ1 は、入力軸１ｘの端部の内方部材１１から保持器１２のポケット１７に所定の間隔で周方向に配置された係合子としてのローラ１３を介して外輪１４へ回転を伝達するローラクラッチ部１０（２方向クラッチ）と、このクラッチ部１０のローラ１３による係合、遮断を電磁力により制御する電磁制御手段としての電磁クラッチ部２０とを備えている。電磁クラッチ部２０は、後述するように、アーマチュア２３を電磁コイル２１の電磁力によりロータ２２と摩擦接触又は遮断して保持器１２を内方部材１１に対し回転させ、上記ローラ１３を介して回転の伝達を行えるように設けられている。
【００１９】
ローラクラッチ部１０は、図１に示すように、入力軸１ｘの端の内方部材１１を外輪１４の内径内に同軸状に配置し、入力軸１ｘと出力軸５ｘを含む各部材を軸受２、３、４により相対回転自在に支持し、内方部材１１の外周面にカム面１５を、外輪１４の内径に転走面１６を形成し、その間に保持器１２を配置して形成されている。保持器１２のポケット１７にはカム面１５と同数の複数個、所定の等間隔でローラ１３を配置し、カム面１５と転走面１６とで形成される楔空間にローラ１３を押込むことによりクラッチが係合される。なお、保持器１２は、内方部材１１に対しローラ１３をカム面１５のほぼ中央の中立位置に保持するようにスイッチばね１８を介し回転方向に弾性的に保持されている。
【００２０】
電磁クラッチ部２０は、ローラクラッチ部１０の外輪１４の外側で、かつ互いに隣接して入力軸１ｘ上に設けられており、電磁コイル２１をヨーク２１ａで囲み、図１に示す適宜支持部材Ｓｐにより所定の位置に固定、支持し、この電磁コイル２１を囲んでロータ２２及びロータガイド２２ｇが設けられ、ロータ２２のフランジ面２２ａを挟んで一方に電磁コイル２１、他方にアーマチュア２３が配置されて構成されている。ロータ２２とロータガイド２２ｇは、外輪１４に対しその端面に一体となるよう固定され、ロータ２２は断面視略コ字状で、その中央ボス部２２ｂを軸受３で入力軸１ｘに対し相対回転自在に嵌合、支持されている。なお、Ｌｃは電磁コイルへの給電ラインである。
【００２１】
アーマチュア２３は、入力軸１ｘの軸方向に移動自在で、かつアーマチュア２３に複数箇所に設けられた図示しない穴に保持器１２の端面に設けた突起部が嵌合し、このため回転に対しては保持器１２と一体に回転するように設けられている。又、このアーマチュア２３と外輪１４の端面との間には前述したスイッチばね１８がローラ１３を中央位置へ戻す中立保持部材として設けられている。スイッチばね１８はリング状の弾性部材が用いられ、内方部材１１の異径段部に設けた溝１１ａ内に収納されており、この溝１１ａの一部（図２（ｂ）では上方）に設けた切欠き１１ｃ及び保持器に位相を一致させて設けた切欠き１２ｃのそれぞれの両端間にスイッチばね１８の両端の角（ツノ）１８ａ、１８ａが挿置されている。
【００２２】
入力軸１ｘの回転により内方部材１１が回転している際に、アーマチュア２３が電磁コイル２１への通電による吸引力でロータ２２のフランジ面２２ａに摩擦係合すると、アーマチュア２３が外輪１４と一体となり、一方では内方部材１１の端の溝１１ａ内のスイッチばね１８の一方の角１８ａを内方部材１１の回転により切欠き１１ｃの端で押しながら内方部材１１のカム面１５のみが保持器１２に対して移動するため、ローラ１３はカム面１５と転走面１６との成す内方部材１１の回転に対し遅れ側となる楔空間の方へ押し込まれ、これにより内方部材１１の回転がローラ１３を介して外輪１４へ伝達され、出力軸５ｘに回転が伝達される。
【００２３】
電磁コイル２１への通電を遮断すると弾性部材である離反ばね２４のばね力でアーマチュア２３がロータ２２から引き離されて摩擦係合が遮断される。このため、アーマチュア２３はロータ２２から離れて保持器１２と一緒に回転するが、スイッチばね１８の弾性により保持器１２をローラ１３がカム面の中央となる元の位相位置へ引き戻し、これによってローラ１３から外輪１４への係合が遮断される。
【００２４】
図３、図４に第２実施形態の回転伝達装置を示す。この回転伝達装置Ｃ2 は、外輪の内周にカム面を有する外輪カム構造の例である。第１実施形態と基本構造は同様であり、従って同じ機能部材には同じ符号を付し、異なる構成について主として説明する。図示のように、この回転伝達装置Ｃ2 は、第１実施形態と同じくローラクラッチ部１０と、電磁クラッチ部２０とを備え、電磁クラッチ部２０はローラクラッチ部１０の外輪の外側で互いに隣接して設けられている。ローラクラッチ部１０は、入力軸１ｘ上の異径段部の最大径部を内方部材１１として有し、その外周面が転走面１５’となり、その外側に同軸かつ相対回転可能に外輪１４が配置され、この外輪１４の内周面にカム面１６’が形成されている。
【００２５】
そして、内方部材１１と外輪１４との間に保持器１２が配置され、保持器１２のポケット１７にはローラ１３がカム面１６’と同数の複数個、所定の等間隔で挿置され、カム面１６’と転走面１５’とで形成される楔空間の周方向いずれかの側の狭空間にローラ１３を押込むことでクラッチをロックするように構成されている。なお、この例では保持器１２は外輪１４に対し、ローラ１３を互いに隣接するカム面１６’、１６’で形成される凹部のほぼ中央の中立位置に保持して、ローラ１３による内方部材１１と外輪１４との係合を解除する中立保持部材としてのスイッチばね１８を介し回転方向に弾性的に保持されている。
【００２６】
保持器１２は、この例では、図３に示すように保持器１２の電磁クラッチ部側寄りの端部位置付近で、保持器１２の内周面に沿ってリング状のスイッチばね１８が設けられ、このリング両端に形成された角１８ａ、１８ａは、位相を一致させて保持器１２と外輪１４に設けられた切欠き１２ｃ、１４ｃのそれぞれの端に沿って挿置されている。又、外輪１４は延長部５を電磁クラッチ部２０と反対側寄りの端に一体に有し、この延長部５の内周で、内方部材１１の転走面１５’に隣接する異径段部との間に設けた軸受２により入力軸１ｘに対し相対回転自在に保持されている。６は外輪１４からの回転を出力する歯車、７は入力軸１ｘへ回転を入力する歯車である。
【００２７】
電磁クラッチ部２０は、入力軸１ｘに対してスリーブ１９及びロータ２２を一体に嵌合し、ロータ２２のフランジ面２２ａを挟むように一方に電磁コイル２１、他方にアーマチュア２３が配置されて構成されている。アーマチュア２３はスリーブ１９に対し摩擦低減部材１９ａを介して相対回転自在に、かつ軸方向への所定の距離範囲内で移動自在に設けられ、その適宜位置に複数箇所設けられた係合穴に保持器１２の端面に設けた突起が挿入されて保持器と一体に回転する。又、アーマチュア２３は、外輪１４の外周に設けた弾性部材である離反ばね２４のばね力で常にローラクラッチ部１０側へ引き付けられている。
【００２８】
電磁コイル２１に通電すると、アーマチュア２３は保持器１２に対し軸方向のみ可動に嵌合しているため、ロータ２２のフランジ面２２ａと摩擦接触する。ロータ２２は入力軸１ｘと一体に嵌合しており、一方アーマチュア２３は保持器１２に対し回転不能に嵌合しているため、入力軸１ｘの回転により保持器１２は外輪１４に対するスイッチばね１８の弾性保持力に抗してローラ１３を楔空間のいずれかの狭空間に押込むように作動し、その結果内方部材１１の回転力が外輪１４へ伝達される。電磁コイル２１への通電が遮断されるとアーマチュア２３のロータ２２への係合が解かれ、スイッチばね１８の弾性力で保持器１２を中立位置へ戻し、ローラ１３による内方部材１１と外輪１４との係合が解除される。
【００２９】
以上で内輪カム構造と外輪カム構造の回転伝達装置（以下それぞれを内輪カム構造タイプ、外輪カム構造タイプと略称する）の基本構成及び作用について説明したが、ローラ１３によるクラッチの切替（係合）作用においてローラ１３が受ける力の方向が内輪カム構造タイプと外輪カム構造タイプとでは互いに反対方向となる。そこで、それぞれの場合の電流値を最適に可変設定可能とすることにより従来のＰＷＭ制御による電力の省力化よりさらなる省力化を図り、かつクラッチ応答性の向上を図ることができる回転伝達装置の制御回路を図５に示す。
【００３０】
図示のように、回転伝達装置用の制御回路は、マイクロコンピュータを用いた制御部（ＥＣＵ）３０へ入力軸１ｘ、出力軸５ｘに取付けた回転センサ３４ａ、３４ｂからそれぞれの回転数を表わす測定信号が送られ、制御部３０内で検出された回転数の検出信号に基づく制御信号により、車両のバッテリ電源３０B から電磁コイル２１へ通電する状態を、可変設定部３２、あるいはＰＷＭ変調部３３を介して制御するように構成されている。上記制御信号は可変設定部３２、あるいはＰＷＭ変調部３３へ送られ、可変設定部３２は後述するように入力軸１ｘ、出力軸５ｘの回転数の大、小に応じて係合過程における電流値を最適に設定して電磁コイル２１へ通電し、ＰＷＭ変調部３３は電磁クラッチ部２０が係合した後、その係合を保持する際に電磁コイル２１への電流をＰＷＭ制御により間欠的に流して通電するように設けられている。３１は後述するモード切換スイッチ３５のオン、オフを指示する入力スイッチである。
【００３１】
上記の構成とした制御回路により電磁クラッチ２０の係合過程における係合制御が回転伝達装置の各タイプ毎に次のように行なわれる。まず、図１の内輪カム構造タイプでは、カム面１５の回転数が大きい場合、ローラ１３が遠心力により半径方向の外側に押し出され、外輪１４の転走面１６と接触する。そして、その遠心力が比較的大きいと、接触面間の摩擦抵抗によりローラ１３がカム面１５に対して回転方向に位相遅れを生じる方向に力を受ける。即ち、クラッチの切替え（係合）を補助（又は助勢）する方向に力が作用する。
【００３２】
一方、図３の外輪カム構造タイプでは、カム面１６’を有する外輪１４の回転数が大きい場合、ローラ１３が遠心力により半径方向外側に押出されるのは内輪カム構造と同様であるが、隣接するカム面１６’、１６’で形成される凹部にローラ１３が嵌まり込む状態となる。その状態からローラ１３をカム面１６’と内方部材１１の転走面１５’との間に形成される楔空間のいずれかの狭空間に押込むためには、遠心力及びカム面１６’の摩擦抵抗に抗してローラ１３がカム面１６’に対して回転方向に位相ずれを生じる方向に力を与えなければならない。即ち、クラッチの切替え（係合）を阻害する方向に力が作用する。
【００３３】
以上のように、内輪カム構造タイプと外輪カム構造タイプとでは、内方部材１１又は外輪１４の回転数が大きくなると、ローラを介するクラッチ切替え（係合）に対する作用が相違する。そこで、まず内輪カム構造タイプの場合に、可変設定部３２を介して可変設定される内方部材１１の回転数Ｎと電磁コイル２１への印加電流Ｉの関係を図６に、このように可変設定される印加電流Ｉに基づくロータ２２とアーマチュア２３間のクリアランスδとクラッチ切替え（係合）に必要な電磁石の吸引力Ｆとの関係を、回転数Ｎｘ、ＮY 、Ｎｚをパラメータとして図７にそれぞれ示す。但し、カム面を有する内方部材１１は図中ではカムリングという用語で示しており、以下でもカムリングという用語で説明する。又、図６における回転数Ｎ0 、印加電流Ｉ0 は定格状態での値を示しており、これについては後で説明する。
【００３４】
図６に示すように、内輪カム構造タイプではクラッチ係合時の電磁コイル２１への印加電流Ｉは、ローラ１３と外輪１４との摩擦抵抗による補助作用があるため、カムリングの回転数Ｎが高くなるに従って、クラッチ切替え（係合）のための電磁石の吸引力Ｆの大きさに対する電磁コイル２１への印加電流を小さくすることができる。又、図７に示すように、クリアランスδが比較的大きいときは、ロータ２２とアーマチュア２３とを離反する離反ばね２４の弾性力以上に電磁石吸引力Ｆを発生しなければならないのはどの回転数域にあっても同様であるが、クリアランスδ＝０、即ちロータ２２とアーマチュア２３とが吸着したときは、カムリングの回転数がＮｚ→ＮY →Ｎｘと変化した場合（Ｎｘ＞ＮY ＞Ｎｚ）、図示のように、回転数Ｎが大きい領域ほど必要な吸引力Ｆは小さくてよいから、印加電流Ｉも小さくてよいこととなる。従って、電磁クラッチ２０が係合した後の係合保持状態では、回転数Ｎが大きい領域ほど保持のための電流は小さく設定される。
【００３５】
次に、外輪カム構造タイプの場合の図６、図７に相当する図を図８、図９に示す。但し、図８では横軸をカムリングに代えて外輪の回転数Ｎとしている。図８に示すように、外輪１４の回転数が高くなるに従って、ローラ１３に負荷される遠心力が大きくなり、クラッチ係合前には隣接するカム面１６’で形成される凹部へローラ１３が嵌まり込んだ状態となるため、クラッチ係合のための吸引力、即ち電磁コイル２１への印加電流Ｉは大きくなる。又、図９に示すように、クリアランスδが比較的大きいときは、ロータ２２とアーマチュア２３とを離反する離反ばね２４（この例では引きばね）の弾性力以上に吸引力を発生しなければならないのはどの回転数域でも同様であるが、クリアランスδ＝０、即ちロータ２２とアーマチュア２３とが吸着したときには外輪１４の回転数Ｎが大きい領域ほど必要な吸引力Ｆは大きくなり、印加電流Ｉも大きくなる。
【００３６】
以上のように、内輪カム構造タイプ、外輪カム構造タイプのいずれの場合であれ、それぞれの場合の電磁コイル２１への印加電流Ｉを可変設定部３２を介して回転領域に応じて必要な最小限の値に可変設定すれば、最適な電流制御が可能となる。この場合、特許文献１による従来のＰＷＭ制御では、回転数とは無関係にアーマチュア摩擦トルクがスイッチばねトルクを上回るように電磁コイルへの印加電流をＰＷＭ制御することを示している。従って回転数Ｎが内方部材又は外輪の予想される最大回転数を基準としてその最大電流値でＰＷＭ制御をしていることとなる。
【００３７】
これに対して、上述したこの実施形態では内輪カム構造タイプ、外輪カム構造タイプの形式に応じてそれぞれの回転数Ｎに対応して電磁コイル２１への印加電流Ｉを可変制御するようにしたから、運転条件によって従来は過剰となっていた回転領域での電流を最適化でき、従って従来の制御に比してさらなる省力化及び電磁コイル２１のコンパクト化を図ることができることとなる。なお、回転数Ｎに応じて電流制御をするため、入力軸１ｘ、出力軸５ｘ上に設けた回転センサ３４ａ、３４ｂからの信号をそれぞれ制御部３０へ入力して回転領域を検知し、その情報に基づいて上述した電流制御が行なわれる。
【００３８】
上記いずれのタイプの場合であれ、上述したクラッチ係合を制御する方法は、同時にクラッチ応答性向上の制御方法となるのが好ましい。クラッチ応答性向上のためには、まずクラッチが係合（ロック）に移行する過程として（１）電磁コイル２１へ電流を印加し、（２）相対的にクリアランスδを有しているロータ２２とアーマチュア２３とが引き付けられ、（３）両者が接触することによりローラ１３を内方部材１１と外輪１４の間で楔空間のいずれかの狭空間に押し込むための回転トルクが得られるが、この過程において応答性向上のためには（１）〜（３）の各過程の所要時間を短縮する必要がある。
【００３９】
そこで、図１０、図１１に（１）、（２）項の時間短縮を行う制御方法をグラフで示す。図１０では、印加電流Ｉと回転数Ｎと時間ｔの関係を３次元的に表示し、図１１は図１０の任意の回転数のうち、例えば定格回転数Ｎ0 で見た印加電流Ｉ0 と時間ｔ0 の関係を２次元的に表示したグラフである。但し、図示の例は外輪カム構造タイプの場合を示す。
【００４０】
又、図示のクラッチ応答性向上のための制御は、上述したクラッチ係合（ロック）時の印加電流の可変制御を前提として行なわれる。このクラッチ応答性向上制御は、例えば軸の回転数Ｎが現在定格回転数Ｎ0 で回転しているとすると、電磁コイル２１への通電開始から係合（ロック）するまでの時間ｔ0 の間に定格回転数Ｎ0 に対応して必要とされる基準電流Ｉ0 のｎ倍、但しｎ＞１、大きい電流ｎＩ0 を可変設定部３２により電磁コイル２１へ流し、係合（ロック）の後（ｔ0 以後）は基準電流Ｉ0 に減少させるように制御し、回転数Ｎが定格回転数Ｎ0 以外の任意の回転数Ｎの場合も同じ関係となるように行なわれる制御である。図１０は、上記制御状態を任意の回転数Ｎの領域に広げた状態を示している。
【００４１】
なお、電磁クラッチ２０が係合（ロック）完了したかについては、回転センサ３４ａ、３４ｂの検出信号を制御部３０において比較し、両方の信号が一致又はほぼ一致（所定範囲内）すれば係合完了したものとして印加電流ｎＩ0 を可変設定部３２によりＩ0 に減少させればよい。又、印加電流をＩ0 に減少させた後はＰＷＭ変調部３３によりＰＷＭ制御とし、電流を間欠的に流すようにしてもよい。
【００４２】
ところで、上記定格回転数Ｎ0 は、次のような状態を考慮して決定され、かつこの定格状態に対する電流値Ｉ0 に適合するように電磁コイル２１のサイズが決定され、これにより電磁コイル２１のコンパクト化が可能となる。図１２に示すように、例えば回転伝達装置として外輪カム構造タイプのクラッチを車両の動力伝達経路上に設けた場合、その回転数Ｎとクラッチとしての使用頻度（オン、オフの繰返し回数）との関係は統計的な使用回転数の範囲内で最大値を有すが、同図は車速の最高速度と最低速度の中間より少し低速側に寄った速度での所定の回転数Ｎ0 で使用頻度が最大となる状態を例示したものである。そこで、図中の使用頻度が最大となる回転数Ｎ0 、又はその一定範囲内（数％以内）の回転数を定格状態とし、この定格状態で電磁コイルのサイズを決定する。
【００４３】
製品の適用箇所は、低回転領域もあれば高回転領域もある。従って、それぞれの製品の適用箇所に応じて最適な定格状態を設定して電流コイルのサイズは決定される。しかし、実際の使用状態では、図１０に示すように、定格回転数Ｎ0 より低い又は高い領域でもクラッチ係合が行なわれる。従って、定格回転数Ｎ0 以上では比較的大きな電流が通電されることとなるが、使用頻度が低くなる、あるいは極端に低くなる場合もあり、電磁コイルの寿命、耐久性に影響を及ぼすことはないと考えられる。即ち、使用頻度を加味した上でのサイズ決定に基づいているため、適切な使用方法となる。
【００４４】
上記定格状態の設定、電磁コイルのサイズ決定を前提として行なわれるクラッチ応答性向上を含む制御では、完全係合となる時間ｔN までの電流値は、係合した後に必要な保持電流ＩN のｎ倍大きい電流を電磁コイル２１に通電するように制御が行なわれる。但し、ｎ＞１である。この場合、保持電流ＩN はクラッチ係合をする瞬間のそれぞれの内方部材１１、又は外輪１４の回転数Ｎにおける係合後の保持電流であり、実際の回転数Ｎの変化に応じて変化する。
【００４５】
図１３に給電ラインＬｃに電磁コイル２１のモード切換スイッチ３５を設けたモード切換回路の模式図を示す。このモード切換回路は、前述したように、低温時の係合における誤係合の可能性に対する制約なく必要な熱量を発生するヒータとしても使用できるようにするためのものである。（ａ）図はヒータモード、（ｂ）図は駆動モードでの電磁コイル２１の使用状態を示す。このモード切換回路は、電磁コイル２１を、そのコイル中央位置に中央接続ラインＬcnを設けて２１ｘと２１Y の２つに分割し、モード切換スイッチ３５によりヒータモードと駆動モードを切換え自在とし、かつ誤係合の可能性が生じないようにしている。
【００４６】
モード切換スイッチ３５は、給電ラインＬｃの＋側及び中央位置に接続される接続ラインＬc+、Ｌcnに対し連動式の２つのスイッチ３５ａ、３５ｂを有する。接続ラインＬc+は２つのスイッチ３５ａ、３５ｂのいずれかに接続し得るように２つに分岐して設けられている。Ｌc-は接続ラインのアース側である。なお、２つのスイッチ３５ａ、３５ｂは少なくとも可変設定部３２の下流に設け、図示省略しているが、ＰＷＭ変調部３３を設ける場合は、さらにその下流側となる位置に設けるのが好ましい。又、２つのスイッチ３５ａ、３５ｂは、図示省略しているが、制御部３０から制御信号を送り必要に応じてモード切換えができるようになっている。３０B は車両用バッテリ電源である。
【００４７】
このようなモード切換回路に対し、車両の低温始動時等に（ａ）図のヒータモードを選択したとすると、電源３０B からの電流は、モード切換スイッチ３５のスイッチ３５ａがＬc+、３５ｂがＬcnに接続されているため、２つのコイル２１ｘと２１Y に２分されて流れ、このため各コイル２１ｘ、２１Y で発生する磁束φｘ、φY は互いに逆向きとなり、互いに打消し合うように発生する。従って、電磁コイル２１に吸引力は発生しない。しかし、各コイル２１ｘ、２１Y には通電されるから各コイルは発熱しヒータとして作用する。一方、（ｂ）図の駆動モードを選択すると、スイッチ３５ａは接続ラインＬc+から切離され、スイッチ３５ｂが接続ラインＬc+に接続され（中央接続ラインＬcnは切離し）、２つの電磁コイル２１ｘ、２１Y は１つの電磁コイル２１として作動し、磁束φが発生する。この磁束φにより吸引力が発生する。
【００４８】
以上のようなモード切換回路を電磁コイル２１への給電ラインＬｃ上に設けることにより低温始動時に、ヒータモードと駆動モードを切換え、低温時の粘性抵抗を瞬時に低減して電磁クラッチ部２０を正常に作動させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
この発明の回転伝達装置は、係合時の電力のさらなる省力化を図ることができるため、ローラクラッチの係合、遮断を電磁力で制御する形式の回転伝達装置に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１実施形態の内輪カム構造タイプの回転伝達装置の主要断面図
【図２】図１の（ａ）矢視IIａ−IIａの断面図、（ｂ）矢視IIｂ−IIｂの断面図
【図３】第２実施形態の外輪カム構造タイプの回転伝達装置の主要断面図
【図４】図３の矢視IV−IVの断面図
【図５】回転伝達装置の制御回路の概略ブロック図
【図６】第１実施形態の回転伝達装置の制御方法による作用の説明図（内輪カム構造タイプのカムリング回転数と電磁コイルへの印加電流値の変化）
【図７】第１実施形態の回転伝達装置の制御方法による作用（内輪カム構造タイプのカムリング回転数ＮX 、ＮY 、ＮZ をパラメータとするロータ、アーマチュア間クリアランスとクラッチ係合に必要な吸引力の変化）の説明図
【図８】第２実施形態の回転伝達装置の制御方法による作用（外輪カム構造タイプの外輪の回転数と電磁コイルへの印加電流値の変化）の説明図
【図９】第２実施形態の回転伝達装置の制御方法による作用（外輪カム構造タイプの外輪の回転数ＮX 、ＮY 、ＮZ をパラメータとするロータ、アーマチュア間クリアランスとクラッチ係合に必要な吸引力の変化）の説明図
【図１０】第２実施形態の回転伝達装置の制御方法による作用（外輪カム構造タイプの外輪の回転数Ｎと電流と時間の変化）の説明図
【図１１】図１０の定格回転数Ｎ0 での制御方法による作用（外輪カム構造タイプの外輪の回転数Ｎと電流と時間の変化）の説明図
【図１２】クラッチ使用頻度と回転数の変化の説明図
【図１３】電磁コイルのモード切換回路の模式図
【符号の説明】
【００５１】
１ｘ        入力軸
２、３、４  軸受
５ｘ        出力軸
１０        ローラクラッチ部
１１        内方部材
１２        保持器
１３        ローラ
１４        外輪
１５        カム面
１６        転走面
１７        ポケット
１８        スイッチばね
２０        電磁クラッチ部
２１        電磁コイル
２２        ロータ
２３        アーマチュア
２４        弾性部材
３０        制御部
３１        入力スイッチ
３２        可変設定部
３３        ＰＷＭ変調部
３４ａ、３４ｂ  回転センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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